[发明专利]冲击辅助旋转式泥土钻头及其操作方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求由相同的发明人于2008年8月6日提交的美国临时申请No.61/086,740的优先权，该临时申请的内容在此以参考的方式完全并入。

技术领域

本发明涉及用于钻孔的泥土钻头。

背景技术

泥土钻头(earth bit)通常用于钻透地层(formation)以形成钻孔。许多不同的原因需要形成这样的钻孔，例如为油、矿物和地热蒸汽而钻孔。目前已存在用于形成钻孔的多种不同类型的泥土钻头。一种类型是三锥旋转式泥土钻头，并且在典型的装置中，其包括以可旋转的方式安装至单独的凸起(lug)上的三个泥土钻头切削锥。凸起通过焊接结合到一起以形成钻头体。当在钻孔中使泥土钻头体旋转时，泥土钻头切削锥因接触地层而旋转。在美国专利US3,550,972、3,847,235、4,136,748、4,427,307、4,688,651、4,741,471和6,513,607中公布了旋转式泥土钻头的几个示例。

如在美国专利US 3,250,337、3,307,641、3,807,512、4,502,552、5,730,230、6,371,223和6,986,394、以及美国专利申请No.20050045380中所详细讨论的，人们尝试以较快的速率形成钻孔。这些参考文献中有些已公开了利用冲击锤(percussion hammer)向泥土钻头施加重击力(overstrike force)。然而，理想的是在利用冲击锤时提高钻孔速率时，减小因重击力对泥土钻头的损坏程度。

发明内容

本发明涉及一种冲击辅助旋转式泥土钻头及其操作方法。本发明的新颖特征通过具体的所附权利要求而提出。结合附图阅读，可以从以下的说明种更透彻地理解本发明。

参考以下的附图和说明，将能更透彻地理解本发明的这些及其它的特征、特点和优点。

附图说明

图1是与钻柱(dring string)联接的钻孔机的侧视图。

图2a是联接至图1的钻柱的旋转式钻机系统的透视图，其中旋转式钻机系统包括联接至锤击组件(hammer assembly)的旋转式泥土钻头。

图2b是图2a的联接至钻柱的旋转式钻机系统的侧剖视图。

图3a是由图2a和2b的锤击组件包括的旋转式工具接头的透视图。

图3b是由图2a和2b的锤击组件包括的锤外壳的透视图。

图3c是由图2a和2b的锤击组件包括的流量控制管的透视图。

图3d是由图2a和2b的锤击组件包括的活塞的透视图。

图3e是由图2a和2b的锤击组件包括的驱动卡盘的透视图。

图3f是由图2a和2b的锤击组件包括的适配器接头的透视图。

图4a和4b分别为图2a和2b的示出活塞处于第一位置和第二位置的锤击组件的近视图。

图5a和5b分别为图2a和2b的在旋转式泥土钻头处于缩回位置和延伸位置的情况下的旋转式钻孔系统的侧视图。

图6是图2a和2b的锤击组件的后部的侧视图。

图7a是图2a和2b的处于分离状态的适配器接头和旋转式泥土钻头的透视图。

图7b和7c是图2a和2b的处于联接状态的适配器接头和旋转式泥土钻头的横截面图。

图7d是图2a和2b的旋转式泥土钻头的梯形旋转式泥土钻头螺纹的侧视图。

图7e是图2a和2b的适配器接头的梯形工具接头螺纹的侧视图。

图8a和8b是钻孔的方法的流程图。

图8c和8d是制造旋转式钻机系统的方法的流程图。

图9a、9b和9c是钻透地层的方法的流程图。

具体实施方式

图1是与钻柱106联接的钻孔机160的侧视图。在该实施方式中，钻孔机160包括承载原动机162和司机室163的平台161。塔164的塔基164a通过塔联接器168联接至平台161，并且塔联接器168允许塔164在升起位置与放下位置之间反复运动。在图1所示的升起位置中，塔164的塔冠164b离开平台161。在升起位置中，塔164的前面165面对司机室163，而塔164的背面166面对原动机162。在放下位置中，塔164的背面166朝平台161和原动机162运动。

塔164大体上承载附连至旋转头167的馈电电缆系统(未示出)，其中馈电电缆系统允许旋转头167沿塔164在升起位置与放下位置之间运动。馈电电缆系统分别通过使旋转头167朝塔冠164b和塔基164a运动来使其运动至升起位置和放下位置。